Gradbeništvo se sooča z vse večjimi izzivi, povezanimi z visokimi emisijami ogljika, izčrpavanjem virov, gradbenimi odpadki ter neučinkovitimi linearnimi oskrbnimi verigami. Ti izzivi zahtevajo nove pristope, ki izboljšujejo učinkovitost rabe virov in podpirajo krožno uporabo materialov skozi celoten življenjski cikel stavb.

V projektu Trajnostna in optimizirana vrednostna veriga modularne gradnje (N2-0434) raziskovalci razvijajo optimizacijske metode za reševanje problemov v vrednostni verigi modularne gradnje, z namenom zmanjšanja logističnih stroškov in vplivov na okolje, s posebnim poudarkom na krožnost.

Obravnavana so tri ključna področja: načrtovanje logističnih omrežij za procese gradnje in rušenja; večobjektivna optimizacija gradbenih materialov, elementov in razporeditve ter trajnostni življenjski cikel in predelava virov. Ta področja vključujejo probleme usmerjanja in pretoka materialov, optimizacijo zasnove stavb ter predelavo materialov ob koncu življenjske dobe, tudi v okviru pristopa »izdelek kot storitev«.

Pomemben del projekta je razvoj matematičnih modelov na podlagi empiričnih in sekundarnih podatkov. Pri tem se opredelijo ključne komponente sistema, kot so materiali, elementi, življenjska doba stavb, predelava materialov ter operacije pri gradnji modularnih objektov, ki služijo kot osnova za formulacijo optimizacijskih problemov.

Raziskovalci preučujejo hibridne algoritme, ki združujejo eksaktne metode in hevristične pristope, med drugim iskanje po veliki soseski (LNS), za učinkovito reševanje kompleksnih optimizacijskih problemov. Uporabljajo se tudi večobjektivni pristopi za uravnoteženje stroškov, zmogljivosti in vpliva na okolje ter za generiranje paleto optimalnih rešitev. Ker je razpoložljivost podatkov iz realnega okolja omejena, se za robustno testiranje metod generirajo umetni primeri z uporabo analize prostora primerov.

Projekt (N2-0434) poteka od 1. marca 2026 do 28. februarja 2030. Vodi ga dr. Jakub Sandak, financira pa ga Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS). Koordinator projekta je UP IAM. Partnerji projekta so univerza Poznań University of Economics and Business in univerza Vienna University of Technology.

Pričakovani rezultati vključujejo izboljšane optimizacijske metode za modularno gradnjo, ki bodo zmanjšale logistične stroške in vplive na okolje. Projekt bo zagotovil odločitvena podporna orodja za optimizacijo logistike, materialov in razporeditve ter za predelavo virov. Hibridni in večobjektivni pristopi bodo omogočili učinkovite in uravnotežene rešitve, umetno generirani testni primeri pa bodo zagotovili robustno validacijo metod. Projekt bo tako prispeval k bolj krožnemu in trajnostnemu gradbenemu sektorju.

Avtorji: Lara Prah, dr. Lea Primožič, dr. David Balazs